本發(fā)明屬于采樣器技術(shù)領(lǐng)域，具體地來(lái)說(shuō)，是一種沉積物采樣器。

背景技術(shù)：

沉積物是指為任何可以由流體流動(dòng)所移動(dòng)的微粒，并最終成為在水或其他液體底下的一層固體微粒。沉積物是一種重要的水體底質(zhì)，需要對(duì)其進(jìn)行采集與分析。

目前的沉積物采樣器主要包括通用柱狀采樣器與自返式采樣器。通用柱狀采樣器需要采用絞車(chē)布放，采樣深度受纜繩長(zhǎng)度限制，單次采樣作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)、成本較高。自返式采樣器多采用著底點(diǎn)燃炸藥產(chǎn)生氣體充滿(mǎn)氣球而實(shí)現(xiàn)返回，其形式危險(xiǎn)、攜帶操作都很不方便，也不符合環(huán)保作業(yè)的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種沉積物采樣器，以安全環(huán)保的方式實(shí)現(xiàn)自返式采樣。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種沉積物采樣器，包括浮力發(fā)生裝置、配重裝置、抓取裝置及用于連接所述配重裝置與所述抓取裝置的杠桿機(jī)構(gòu)：

所述浮力發(fā)生裝置用于在流體中發(fā)生浮力，并以柔性繩與所述杠桿機(jī)構(gòu)的支點(diǎn)部連接；

所述杠桿機(jī)構(gòu)包括所述支點(diǎn)部與鉸接于所述支點(diǎn)部的杠桿，所述杠桿由所述支點(diǎn)部而分為第一桿段與第二桿段；

所述配重裝置設(shè)于所述第一桿段，并可自所述第一桿段上滑落；

所述抓取裝置鉸接于所述第二桿段，用于抓取沉積物；

所述配重裝置相對(duì)于所述支點(diǎn)部的轉(zhuǎn)矩小于所述抓取裝置相對(duì)于所述支點(diǎn)部的轉(zhuǎn)矩；

所述浮力發(fā)生裝置的浮力小于所述沉積物采樣器的重力，并大于所述配重裝置滑落后所述沉積物采樣器剩余部分的重力。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述浮力發(fā)生裝置包括第一浮球與第二浮球，所述第二浮球兩端分別通過(guò)所述柔性繩與所述第一浮球及所述支點(diǎn)部連接。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一浮球的重心位于以所述第一浮球與所述第二浮球的連接端為頂點(diǎn)的半球內(nèi)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一浮球去除所述半球后剩余的另端半球的頂部設(shè)有識(shí)別標(biāo)志物。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述支點(diǎn)部包括與所述杠桿鉸接的支點(diǎn)基體及用于連接所述支點(diǎn)基體與所述柔性繩的卸扣。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述支點(diǎn)基體包括位于所述支點(diǎn)基體頂部的頂部連接軸及通過(guò)所述頂部連接軸連接的第一支點(diǎn)板與第二支點(diǎn)板，所述頂部連接軸連接于所述卸扣內(nèi)；

所述第一支點(diǎn)板與所述第二支點(diǎn)板之間設(shè)有第一限位部、第二限位部及與所述杠桿鉸接的支點(diǎn)軸；

所述第一限位部與所述第二限位部用于限制所述杠桿沿所述抓取裝置的重力方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一支點(diǎn)板與所述第二支點(diǎn)板之間還設(shè)有用于限制杠桿沿抓取裝置的重力方向的反向旋轉(zhuǎn)的可插拔安全銷(xiāo)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述配重裝置包括配重塊及設(shè)于所述配重塊頂部的滑輪。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述抓取裝置包括抓斗及鉸接于所述第二桿段的提手：

所述抓斗包括抓斗本體，所述抓斗本體為首尾相接的環(huán)形體，所述環(huán)形體內(nèi)壁下部設(shè)有與所述環(huán)形體鉸接的對(duì)開(kāi)門(mén)；

所述提手設(shè)于所述抓斗本體頂部，所述抓斗本體上設(shè)有用于阻止所述對(duì)開(kāi)門(mén)向遠(yuǎn)離所述提手的一側(cè)打開(kāi)的限位塊。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述柔性繩為凱夫拉繩。

本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)設(shè)置浮力發(fā)生裝置、配重裝置、抓取裝置及用于連接配重裝置與抓取裝置的杠桿機(jī)構(gòu)，利用重力的變化而實(shí)現(xiàn)沉積物采樣器的下潛采樣與上浮回收，通過(guò)調(diào)節(jié)各部的重量配比即可適用于各種海深，提供了一種安全環(huán)保、采樣成功率高的沉積物采樣器。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1提供的沉積物采樣器的整體示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1提供的沉積物采樣器的第一局部示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1提供的沉積物采樣器的第二局部示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例1提供的沉積物采樣器的第三局部示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例1提供的沉積物采樣器的第一局部剖視圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例1提供的沉積物采樣器的第二局部剖視圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例1提供的沉積物采樣器的第三局部剖視圖。

主要元件符號(hào)說(shuō)明：

1000-沉積物采樣器，0100-浮力發(fā)生裝置，0110-第一浮球，0111-半球，0112-另端半球，0120-第二浮球，0130-第一柔性繩，0200-杠桿機(jī)構(gòu)，0210-支點(diǎn)部，0211-支點(diǎn)基體，0211a-頂部連接軸，0211b-第一支點(diǎn)板，0211c-第二支點(diǎn)板，0211d-支點(diǎn)軸，0211e-第一限位部，0211f-第二限位部，0212-可插拔安全銷(xiāo)，0220-杠桿，0221-第一桿段，0222-第二桿段，0230-第一卸扣，0300-配重裝置，0310-配重塊，0320-滑輪，0400-抓取裝置，0410-提手，0411-第二卸扣，0412-第二柔性繩，0413-提手本體，0420-抓斗，0421-抓斗本體，0422-對(duì)開(kāi)門(mén)，0423-限位塊，0500-識(shí)別標(biāo)志物。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)沉積物采樣器進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了沉積物采樣器的優(yōu)選實(shí)施例。但是，沉積物采樣器可以通過(guò)許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)沉積物采樣器的公開(kāi)內(nèi)容更加透徹全面。

需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱(chēng)為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。相反，當(dāng)元件被稱(chēng)作“直接在”另一元件“上”時(shí)，不存在中間元件。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類(lèi)似的表述只是為了說(shuō)明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在沉積物采樣器的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

實(shí)施例1

請(qǐng)參閱圖1，沉積物采樣器1000包括浮力發(fā)生裝置0100、配重裝置0300、抓取裝置0400及用于連接配重裝置0300與抓取裝置0400的杠桿機(jī)構(gòu)0200：

浮力發(fā)生裝置0100用于在流體如海水、江河湖泊等中發(fā)生浮力，并以第一柔性繩0130與杠桿機(jī)構(gòu)0200的支點(diǎn)部0210連接；

杠桿機(jī)構(gòu)0200包括支點(diǎn)部0210與鉸接于支點(diǎn)部0210的杠桿0220，杠桿0220由支點(diǎn)部0210而分為第一桿段0221與第二桿段0222；

配重裝置0300設(shè)于第一桿段0221，并可自第一桿段0221上滑落；

抓取裝置0400鉸接于第二桿段0222，用于抓取沉積物；

配重裝置0300相對(duì)于支點(diǎn)部0210的轉(zhuǎn)矩小于抓取裝置0400相對(duì)于支點(diǎn)部0210的轉(zhuǎn)矩；

浮力發(fā)生裝置0100的浮力小于沉積物采樣器1000的重力，并大于配重裝置0300滑落后沉積物采樣器1000剩余部分的重力。

請(qǐng)參閱圖2，優(yōu)選地，浮力發(fā)生裝置0100包括第一浮球0110與第二浮球0120，第二浮球0120兩端分別通過(guò)第一柔性繩0130與第一浮球0110及支點(diǎn)部0210連接。在另一個(gè)實(shí)施例中，浮力發(fā)生裝置0100也可僅由一個(gè)具有足夠浮力的浮球組成。

優(yōu)選地，第一浮球0110的重心位于以第一浮球0110與第二浮球0120的連接端為頂點(diǎn)的半球0111內(nèi)。

進(jìn)一步優(yōu)選，第一浮球0110去除半球0111后剩余的另端半球0112的頂部設(shè)有識(shí)別標(biāo)志物0500。換言之，半球0111與另端半球0112組成完整的第一浮球0110。具體而言，識(shí)別標(biāo)志物0500為容易引起觀察者注意的物體或裝置，如國(guó)旗、頻閃燈等。

由此，在第一浮球0110的重力作用下，半球0111始終位于另端半球0112的下方，使設(shè)于另端半球0112頂部的識(shí)別標(biāo)志物0500得以始終浮于頂部，便于操作人員識(shí)別而進(jìn)行打撈回收。

優(yōu)選地，第一浮球0110與第二浮球0120上設(shè)有固定架，固定架將第一浮球0110與第二浮球0120等分為兩半。固定架上設(shè)有均勻分布的固定孔，第一柔性繩0130穿過(guò)固定孔而得以固定。

請(qǐng)結(jié)合參閱圖3、圖4與圖5，優(yōu)選地，支點(diǎn)部0210包括與杠桿0220鉸接的支點(diǎn)基體0211及用于連接支點(diǎn)基體0211與第一柔性繩0130的第一卸扣0230。

優(yōu)選地，支點(diǎn)基體0211包括位于支點(diǎn)基體0211頂部的頂部連接軸0211a及通過(guò)頂部連接軸0211a連接的第一支點(diǎn)板0211b與第二支點(diǎn)板0211c，頂部連接軸0211a連接于第一卸扣0230內(nèi)。

第一支點(diǎn)板0211b與第二支點(diǎn)板0211c之間設(shè)有第一限位部0211e、第二限位部0211f及與杠桿0220鉸接的支點(diǎn)軸0211d，第一限位部0211e與第二限位部0211f用于限制杠桿0220沿抓取裝置0400的重力方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

具體而言，第一限位部0211e的水平位置位于支點(diǎn)軸0211d與第一桿段0221之間，豎直位置位于頂部連接軸0211a與支點(diǎn)軸0211d之間。

第二限位部0211f的水平位置位于支點(diǎn)軸0211d與第二桿段0222之間，豎直位置位于支點(diǎn)軸0211d遠(yuǎn)離頂部連接軸0211a的一側(cè)。

由于配重裝置0300相對(duì)于支點(diǎn)部0210的轉(zhuǎn)矩小于抓取裝置0400相對(duì)于支點(diǎn)部0210的轉(zhuǎn)矩，杠桿0220具有沿抓取裝置0400的重力方向旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。

此時(shí)，由于第一限位部0211e與第二限位部0211f的限制作用，第一桿段0221頂緊第一限位部0211e，第二桿段0222支撐于第二限位部0211f上，杠桿0220無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)而保持靜止，使配重裝置0300被鎖于第一桿段0221與第一限位部0211e之間。

進(jìn)一步優(yōu)選，第一支點(diǎn)板0211b與第二支點(diǎn)板0211c之間還設(shè)有用于限制杠桿0220沿抓取裝置0400的重力方向的反向旋轉(zhuǎn)的可插拔安全銷(xiāo)0212。

具體而言，可插拔安全銷(xiāo)0212位于第二限位部0211f上方，用以在沉積物采樣器1000下水前對(duì)杠桿0220完全鎖定。

此時(shí)，可插拔安全銷(xiāo)0212與第一限位部0211e位于杠桿0220同一側(cè)，第二限位部0211f位于杠桿0220另一側(cè)，使杠桿0220的各向自由度均受到約束而完全鎖定，不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)移位，便于運(yùn)輸存放。

優(yōu)選地，配重裝置0300包括配重塊0310及設(shè)于配重塊0310頂部的滑輪0320。

具體而言，配重塊0310可以是水泥塊、鐵塊或其他實(shí)心物體，其套接于第一桿段0221并與滑輪0320連為一體，而滑輪0320可于第一桿段0221上滑動(dòng)。

請(qǐng)結(jié)合參閱圖6與圖7，優(yōu)選地，抓取裝置0400包括抓斗0420及鉸接于第二桿段0222的提手0410。

具體而言，提手0410包括鉸接于第二桿段0222的第二卸扣0411、鉸接于抓斗0420的提手本體0413及連接第二卸扣0411與提手本體0413的第二柔性繩0412。

抓斗0420包括抓斗本體0421，抓斗本體0421為首尾相接的環(huán)形體，環(huán)形體內(nèi)壁下部設(shè)有與環(huán)形體鉸接的對(duì)開(kāi)門(mén)0422；

提手0410設(shè)于抓斗本體0421頂部，抓斗本體0421上設(shè)有用于阻止對(duì)開(kāi)門(mén)0422向遠(yuǎn)離提手0410的一側(cè)打開(kāi)的限位塊0423。

由此，當(dāng)抓斗0420接觸到沉積物時(shí)，由于沉積物采集器1000的重力作用下，對(duì)開(kāi)門(mén)0422向抓斗本體0421內(nèi)部打開(kāi)，以供沉積物進(jìn)入抓斗本體0421內(nèi)部而實(shí)現(xiàn)采集。

進(jìn)而，當(dāng)沉積物采集器1000在浮力推送下上浮時(shí)，對(duì)開(kāi)門(mén)0422由于自身的重力作用而向下關(guān)閉，直至碰上限位塊0423而保持靜止，使沉積物得以存留于抓斗本體0421內(nèi)部而上浮。

優(yōu)選地，第一柔性繩0130、第二柔性繩0412均為凱夫拉繩。凱夫拉繩具有耐高溫、強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定、耐磨耗等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于制作艦船繩纜，海底電纜和光導(dǎo)纖維增強(qiáng)繩纜等。

以下簡(jiǎn)述沉積物采樣器1000的使用過(guò)程：

首先，將可插拔安全銷(xiāo)0212自杠桿機(jī)構(gòu)0200上取下，取消對(duì)杠桿0220沿抓取裝置0400的重力方向反向旋轉(zhuǎn)的限制。

然后，將沉積物采樣器1000放入海水中。由于浮力發(fā)生裝置0100的浮力小于沉積物采樣器1000的重力，沉積物采樣器1000在自重作用下向海底下潛。

此時(shí)，由于配重裝置0300相對(duì)于支點(diǎn)部0210的轉(zhuǎn)矩小于抓取裝置0400相對(duì)于支點(diǎn)部0210的轉(zhuǎn)矩，抓斗0420的豎直位置位于配重塊0310下方，抓斗0420將率先觸及海底。

在沉積物采樣器1000的自重作用下，對(duì)開(kāi)門(mén)0422向抓斗本體0421內(nèi)部打開(kāi)，沉積物逐漸充滿(mǎn)抓斗本體0421內(nèi)部。

當(dāng)抓斗0420觸及海底時(shí)，抓斗0420受到來(lái)自海底的支持力而使杠桿機(jī)構(gòu)0200的平衡被打破，配重裝置0300相對(duì)于支點(diǎn)部0210的轉(zhuǎn)矩占據(jù)主導(dǎo)地位而驅(qū)使杠桿0220旋轉(zhuǎn)。

由此，杠桿0220開(kāi)始繞支點(diǎn)軸0211d而向上旋轉(zhuǎn)，第二桿段0222上翹而第一桿段0221下滑，第一限位部0211e與第一桿段0221開(kāi)始分離而解除對(duì)配重裝置0300的鎖止。

在此過(guò)程中，第二柔性繩0412由于第二桿段0222的上翹而始終保持張緊，直至配重裝置0300與沉積物采樣器1000分離。

當(dāng)?shù)谝粭U段0221下滑至第二桿段0222下方時(shí)，配重塊0310在重力作用下通過(guò)滑輪0320而迅速沿第一桿段0221滑落并落入海底，配重裝置0300與沉積物采樣器1000實(shí)現(xiàn)分離。

由于浮力發(fā)生裝置0100的浮力大于配重裝置0300滑落后沉積物采樣器1000剩余部分的重力，浮力發(fā)生裝置0100的浮力驅(qū)使沉積物采樣器1000上浮。同時(shí)，失去配重裝置0300的作用力矩后，第二桿段0222向下轉(zhuǎn)動(dòng)。

在此過(guò)程中，第二柔性繩0412逐漸繃直而拉動(dòng)抓斗0420向上移動(dòng)。抓斗0420與海底沉積物分離，而雙開(kāi)門(mén)0422在自重作用下向下關(guān)閉并受到限位塊0423的限制而使抓斗本體0421內(nèi)部保持封閉，使采集的沉積物得以留置于抓斗本體0421內(nèi)部并隨之浮出水面。

浮出水面后，第一浮球0110由于重心設(shè)計(jì)特點(diǎn)，半球0111位于下部而使另端半球0112浮于上部，識(shí)別標(biāo)志物0500高出海面而發(fā)揮作用，以便操作人員識(shí)別后進(jìn)行回收。

此外，由于浮力發(fā)生裝置0100包括通過(guò)第一柔性繩0130連接的第一浮球0110與第二浮球0120，在沉積物采樣器1000浮出水面后，操作人員可通過(guò)鉤取第一柔性繩0130即可吊起回收沉積物采樣器1000，十分方便。

在這里示出和描述的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制，因此，示例性實(shí)施例的其他示例可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類(lèi)似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。